1 中国科学院大学微电子学院, 北京 100049
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
针对速率为100 Mbit/s、偏置电流为0.15 A的使用开关键控调制的可见光通信系统,通过软件仿真和实验验证相结合的方法,研究了调制度对通信系统性能以及照明效果的影响。结果表明,随着调制度的增大,误码率减小,且距离越短,误码率对调制度的变化越敏感。当速率为100 Mbit/s、距离为12.0 m时,在1 W荧光型发光二极管的可见光通信系统中,调制度最小为0.1就可以满足前向纠错误码率门限要求。如果对通信系统的可靠性要求较高,调制度应在0.1和误码率为0所对应的调制度之间选择,且调制度的大小不会对照明效果产生影响。
光通信 可见光通信 调制度 误码率
1 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心, 上海 200000
为了减小神经电极的宽度, 提高电极在光照下的抗噪声干扰能力, 提出了一种基于0.18μm CMOS工艺的抗光噪声神经微电极。采用CMOS的多层布线代替传统电极导线的单层排布, 并将电极衬底接地以有效减小光噪声。阐述了基于CMOS工艺的神经电极结构设计、制备过程与结构表征, 并对所制备的神经电极进行了电化学阻抗测试和光噪声测试。该神经电极宽度仅为70μm, 实验证明: 1kHz频率下电极的阻抗一致性好, 且在1mW/mm2的光遗传常用光辐照下, 该电极的噪声电压仅为0.07~0.08mV, 远低于传统硅电极12~13mV的噪声幅值。结果表明, 基于CMOS工艺的神经电极抗光噪声能力远优于传统硅电极, 对硅基微电极在光遗传中的应用具有重要意义。
CMOS工艺 神经微电极 光噪声 电极宽度 CMOS process neural microelectrode light noise electrode width
1 北京工业大学 电子信息与控制工程学院 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
2 中国科学院半导体研究所, 北京 100083
在光子晶体垂直腔面发射激光器中采用质子注入工艺, 使台面工艺变成纯平面工艺, 降低了光子晶体结构制备难度, 简化了器件制备, 提高了器件的均匀性。质子注入型光子晶体垂直腔面发射激光器中的光子晶体结构, 在电流限制孔小于光子晶体缺陷孔时, 仍能控制器件光束及模式特性, 该结果可用于优化器件阈值电流, 制备高性能低阈值电流基横模器件。实验所设计制备的器件, 在注入电流小于12.5 mA时, 阈值电流2.1 mA, 出光功率大于1 mW, 远场发射角小于7°, 有效验证了光子晶体结构在质子注入型面发射激光器中的光束改善及模式控制作用。
质子注入 光子晶体 垂直腔面发射激光器 proton-implanted photonic crystal VCSEL 红外与激光工程
2016, 45(12): 1205001
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
研究了高速可见光通信(VLC)系统中荧光型LED光源的直流偏置电流大小与系统响应时间、误码率的关系; 搭建了高速可见光通信测试系统, 用于验证如何通过设置合适的LED光源的直流偏置电流使可见光通信系统达到更高的通信速率和更低的误码率。实验测试结果表明, 在直流偏置电流为60~80mA, 1W的荧光型LED的响应时间较短, 系统的误码率较低, 此时可见光通信系统可达到最大传输速率。
可见光通信 荧光型LED 直流偏置 误码率 visible light communication phosphorescent white LEDs DC bias BET
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 School of Computer and Communication Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
We experimentally demonstrate a high-speed phosphorescent white light emitting diode (LED) visible light communication (VLC) system without utilizing an optical blue filter. Here, the white light response is equalized by using the proposed analog equalizers. The 3 dB bandwidth of the VLC link could be extended from 3 to 132 MHz, which allows 330 Mbit/s non-return-to-zero on–off keying (NRZ-OOK) data transmission with a bit error ratio (BER) of 7.2×10 10 and 672 Mbit/s 64-quadrature amplitude modulation (64-QAM) data transmission with a BER of 3.2×10 3. These resultant BERs are less than the forward error correction (FEC) limit of 3.8×10 3. The VLC link distance is 1 m using a single 1 W LED. The transmitter and receiver modules are integrated to a compact size. Furthermore, the relationships between the signal performance and illumination level or optical power are investigated and analyzed.
060.4510 Optical communications 060.2605 Free-space optical communication 200.2605 Free-space optical communication Chinese Optics Letters
2015, 13(8): 080605
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点联合实验室,北京 100083
采用硅光电池阵列作为接收机探测器,在Matlab/Simulink环境中建立了可见光通信(VLC)系统模型,对硅光电池阵列的UI特性和输出功率特性进行了仿真研究,同时研究了结电容和光照度对硅光电池响应带宽的影响。研究结果表明硅光电池结电容越小,响应带宽越大,硅光电池结电容为2pF时,响应带宽最大可为10MHz,满足无线通信和无线供能复用的可见光通信系统应用要求。
可见光通信 无线供能 光电池探测器 Matlab/Simulink仿真 visible light communication wireless energy harvesting photocell detector Matlab/Simulink simulation
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
基于白光发光二极管(LED)能够被高速调制的特性, 制作了室内半导体照明的可见光音频通信系统。针对可见光音频系统涉及较大数据量传输的场景, 在原有的半导体照明平衡编码技术基础上, 提出了一种改良型的稳定照明编码方式, 在保证输出连续、稳定0-1数据码流的同时, 将编码效率提高了10%以上, 减小了传输时长, 降低了编码冗余度。
光通信 可见光音频通信 平衡编码 编码效率 白光发光二极管 optical communications visible-light audio communication balance coding coding redundancy white light emitting diode
在探测器光电转换效率的理论分析和实际测试结果基础上，建立了其功率电流(P-I)特性的非线性模型。基于该模型分析了探测器工作于线性区和饱和区的光电转换能力，将实际测试结果和理论分析结合，研究了探测器响应度饱和情况下可见光通信系统的幅频响应的变化。实验结果表明在可见光通信(VLC)系统的设计中，荧光粉的余辉虽然不会被高速调制，但是它会降低光电探测器的幅频响应度，由于光功率过大导致的探测器响应度饱和会影响系统的幅频响应幅值和系统带宽。
光通信 可见光通信 光电转换 探测器 非线性
1 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
2 中国科学院半导体研究所, 北京 100083
3 Centre for Ultrahigh Bandwidth Devices for Optical Systems, The University of Sydney, New South Wales 2006
片上集成光源是未来光电子系统中光源发展的主要趋势, LED光源作为片上集成光源的主要缺点是其出光效率低, 二维光子晶体是提高LED出光效率的有效手段。 本工作设计了C波段LED的基本结构及参数, 并采用时域有限差分法计算了不同阵列不同占空比的二维光子晶体能带结构, 利用禁带理论选取提高C波段LED出光效率的最优二维光子晶体结构参数, 结果表明三角排列空气孔二维光子晶体晶格常数a=500 nm且占空比Rp=0.44的光子晶体结构最优。
光子晶体 时域有限差分法 能带 Photonic crystals Finite-difference time-domain (FDTD) Band gap LED LED 光谱学与光谱分析
2012, 32(9): 2341
1 天津工业大学电子与信息工程学院， 天津 300387
2 中国科学院半导体研究所， 北京 100083
3 悉尼大学光学系统超高带宽器件中心， 澳大利亚 新南威尔士州2006
设计了一种可用于阵列波导光栅(AWG)解调集成微系统的绝缘体上硅(SOI)基2×2多模干涉(MMI)耦合器，用光束传播法(BPM)对MMI耦合器进行了模拟。耦合器输入/输出波导采用倒锥形，多模干涉区尺寸为6 μm×57 μm。在TE偏振中心波长为1.55 μm时，器件附加损耗为0.46 dB，不均匀性为0.06 dB。在1.49~1.59 μm波长范围内耦合器的附加损耗小于1.55 dB。仿真结果表明所设计的2×2 MMI耦合器体积小、附加损耗低、波长响应范围宽、分光均匀，符合片上集成系统的要求。
光学器件 多模干涉 耦合器 绝缘体上硅 损耗 激光与光电子学进展
2012, 49(9): 090602
